(57)【要約】【課題】マイクロバブル造影剤を用いる超音波撮影において、造影剤による強調データを均一に入手することができ、また、強調データの入手効率を向上させることが可能な超音波撮影装置および超音波撮影方法を提供する。【解決手段】超音波プローブから超音波が所定のフォーカス位置に送信されることにより、マイクロバブルを注入した被検体の走査面に複数の音線が形成されて走査面が走査される。各音線は、超音波の送信音圧とフォーカス位置と破壊閾値とに基づいて決まる、マイクロバブルの破壊閾値以上の各音圧分布が、連続して形成される２つの音線の間で可能な限り重ならないように、配列の順序を飛び越しながら形成される。画像データ生成部は、超音波プローブが出力した被検体からのエコーに基づくエコーデータを使用して走査面の画像データを生成する。【選択図】  図３
2005046179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影装置であって、
前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を送信して前記撮影対象の走査面に音線を複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して前記走査面を走査し、前記エコーに基づくエコーデータを出力する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段に接続しており、当該超音波送受信手段により連続して形成される２つの音線の間で複数の前記音線の各々に関する前記破壊閾値以上の音圧の音圧分布が重ならないように、前記超音波送受信手段により複数の前記音線の配列の順序を飛び越しながら前記走査面を走査させて当該走査面に関する前記エコーデータを入手し、当該エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成部と
を有する超音波撮影装置。
【請求項２】
マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影装置であって、
前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を所定のフォーカス位置に送信して前記撮影対象の走査面に音線を複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して前記走査面を走査し、前記エコーに基づくエコーデータを出力する超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段に接続しており、前記送信音圧と前記フォーカス位置と前記破壊閾値とに基づいて決めた順序に従って、前記超音波送受信手段により複数の前記音線を飛び越しながら前記走査面を走査させて当該走査面に関する前記エコーデータを入手し、当該エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成部と
を有する超音波撮影装置。
【請求項３】
前記画像データ生成部は、入手した前記エコーデータを選択的に使用して、前記マイクロバブルに起因するエコーデータの密度を均一にした前記画像データを生成する
請求項１または２に記載の超音波撮影装置。
【請求項４】
前記超音波送受信手段は、複数の前記音線を送信側から放射状に形成する
請求項１〜３のいずれかに記載の超音波撮影装置。
【請求項５】
前記超音波送受信手段は、複数の前記音線を送信側から互いに平行に形成する
請求項１〜３のいずれかに記載の超音波撮影装置。
【請求項６】
複数の前記音線のうちのいずれの音線の前記エコーデータを前記画像データの生成に用いるかが、前記走査面内の位置に応じて予め決まっている
請求項１〜５のいずれかに記載の超音波撮影装置。
【請求項７】
複数の前記音線により得られる前記マイクロバブルからの前記エコーデータを全て前記画像データの生成に用いる
請求項１〜５のいずれかに記載の超音波撮影装置。
【請求項８】
マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影方法であって、
前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を送信することにより形成する音線を、連続して形成する２つの音線の間で、複数の前記音線の各々に関する前記破壊閾値以上の音圧の音圧分布が重ならないように、配列の順序を飛び越しながら前記撮影対象の走査面に複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して当該エコーに基づくエコーデータを生成し、前記走査面を走査する走査ステップと、
生成した前記エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成ステップと
を有する超音波撮影方法。
【請求項９】
マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影方法であって、
前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を所定のフォーカス位置に送信することにより形成する音線を、前記送信音圧と前記フォーカス位置と前記破壊閾値とに基づいて決めた順序に従って、配列の順序を飛び越しながら前記撮影対象の走査面に複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して当該エコーに基づくエコーデータを生成し、前記走査面を走査する走査ステップと、
生成した前記エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成ステップと
を有する超音波撮影方法。
【請求項１０】
前記画像データ生成ステップにおいて、入手した前記エコーデータを選択的に使用して、前記マイクロバブルに起因するエコーデータの密度を均一にした前記画像データを生成する
請求項８または９に記載の超音波撮影方法。
【請求項１１】
前記走査ステップにおいて、複数の前記音線を送信側から放射状に形成する
請求項８〜１０のいずれかに記載の超音波撮影方法。
【請求項１２】
前記走査ステップにおいて、複数の前記音線を送信側から互いに平行に形成する
請求項８〜１０のいずれかに記載の超音波撮影方法。
【請求項１３】
前記画像データ生成ステップにおいて、複数の前記音線のうち、前記走査面内の位置に応じて予め決めた音線に関する前記エコーデータを用いて前記画像データを生成する
請求項８〜１２のいずれかに記載の超音波撮影方法。
【請求項１４】
前記画像データ生成ステップにおいて、複数の前記音線により得られる前記マイクロバブルからの前記エコーデータを全て用いて前記画像データを生成する
請求項８〜１２のいずれかに記載の超音波撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロバブルタイプの造影剤を用いる超音波撮影方法、およびこの超音波撮影方法を用いる超音波撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波撮影の一種として、撮影対象である生体に多数注入した直径が約１〜数μｍの微小なカプセル（マイクロバブル）を造影剤として利用する撮影方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
マイクロバブルの造影剤としての利用には、超音波を送信してマイクロバブルが破壊されたときの音を利用する方法と、マイクロバブルを破壊しない音圧の超音波を送信し、マイクロバブルからのエコーを利用する方法の２通りがある。いずれの方法においても、マイクロバブルを用いない場合よりも強い強調されたエコーが得られるため、画像の画質が向上する。
なお、特許文献１においては、マイクロバブルを破壊して撮影を行なう手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５１６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえば、超音波を送信側から扇状に広げて送信するコンベックス走査やセクタ走査のように、超音波による音線の密度が走査面内において変化する走査の場合には、マイクロバブルを破壊して撮影を行なう手法において、強調されたエコーを効率的に得られないことがあった。
これは、音線密度に偏りがある場合には、音線が密な部分において音線の音圧によって先にマイクロバブルが破壊されてしまい、その近傍に音線を送信したときにはマイクロバブルが存在しない状況が発生するためである。
【０００５】
この問題は、個々の音線の音圧分布にも音線送信方向に沿って偏りがあるため、送信側から音線を互いに平行に送信するリニア走査においても発生していた。また、マイクロバブルを破壊せずにエコーを得る手法においても、個々の音線の音圧はマイクロバブルを破壊しない強さであったとしても音線密度や音圧が高い領域においてはマイクロバブルが破壊されてしまい、強調されたエコーを得られないことがあった。
【０００６】
本発明の目的は、マイクロバブルを造影剤として用いる超音波撮影において、マイクロバブルにより強調されたデータを均一に入手することができ、また、強調されたデータの入手効率を向上させることが可能な超音波撮影装置および超音波撮影方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明に係る超音波撮影装置は、マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影装置であって、前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を送信して前記撮影対象の走査面に音線を複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して前記走査面を走査し、前記エコーに基づくエコーデータを出力する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段に接続しており、当該超音波送受信手段により連続して形成される２つの音線の間で複数の前記音線の各々に関する前記破壊閾値以上の音圧の音圧分布が重ならないように、前記超音波送受信手段により複数の前記音線の配列の順序を飛び越しながら前記走査面を走査させて当該走査面に関する前記エコーデータを入手し、当該エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成部とを有する。
【０００８】
第２の本発明に係る超音波撮影装置は、マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影装置であって、前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を所定のフォーカス位置に送信して前記撮影対象の走査面に音線を複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して前記走査面を走査し、前記エコーに基づくエコーデータを出力する超音波送受信手段と、前記超音波送受信手段に接続しており、前記送信音圧と前記フォーカス位置と前記破壊閾値とに基づいて決めた順序に従って、前記超音波送受信手段により複数の前記音線を飛び越しながら前記走査面を走査させて当該走査面に関する前記エコーデータを入手し、当該エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成部とを有する。
【０００９】
また、第３の本発明に係る超音波撮影方法は、マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影方法であって、前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を送信することにより形成する音線を、連続して形成する２つの音線の間で、複数の前記音線の各々に関する前記破壊閾値以上の音圧の音圧分布が重ならないように、配列の順序を飛び越しながら前記撮影対象の走査面に複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して当該エコーに基づくエコーデータを生成し、前記走査面を走査する走査ステップと、生成した前記エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成ステップとを有する。
【００１０】
第４の本発明に係る超音波撮影方法は、マイクロバブルを注入した撮影対象に超音波を送信して前記撮影対象の画像データを生成する超音波撮影方法であって、前記マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を所定のフォーカス位置に送信することにより形成する音線を、前記送信音圧と前記フォーカス位置と前記破壊閾値とに基づいて決めた順序に従って、配列の順序を飛び越しながら前記撮影対象の走査面に複数形成し、送信した超音波による前記撮影対象からのエコーを受信して当該エコーに基づくエコーデータを生成し、前記走査面を走査する走査ステップと、生成した前記エコーデータに基づいて前記走査面の前記画像データを生成する画像データ生成ステップとを有する。
【００１１】
本発明においては、超音波撮影において撮影対象にマイクロバブルを注入する。そして、マイクロバブルが破壊される破壊閾値以上の送信音圧の超音波を、超音波送受信手段から撮影対象の走査面の所定のフォーカス位置に送信して走査面において複数の音線を形成する。撮影対象からの超音波のエコーは、超音波送受信手段により受信される。この超音波の送信と受信とにより走査面が走査され、超音波送受信手段から超音波のエコーに基づくエコーデータが出力される。
第１および第３の本発明においては、画像データ生成部により、超音波送受信手段が連続して形成する２つの音線の間で複数の音線の各々に関する破壊閾値以上の音圧の音圧分布が重ならないように、超音波送受信手段により複数の音線の配列の順序を飛び越しながら走査面を走査させる。
また、第２および第４の本発明においては、画像データ生成部により、各音線の送信音圧とフォーカス位置と破壊閾値とに基づいて決めた順序に従って、超音波送受信手段により複数の音線を飛び越しながら走査面を走査させる。
以上により、複数の音線の数に対応したエコーデータが得られ、画像データ生成部はこのエコーデータを入手する。そして、画像データ生成部は、入手したエコーデータに基づいて走査面の画像データを生成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波撮影装置の概略的な構成図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る超音波撮影装置１は、超音波撮影装置本体２と、本発明における超音波送受信手段の一実施態様としての超音波プローブ５とを有する。
超音波撮影装置本体２と超音波プローブ５とは、ケーブル７を介して互いに接続される。
【００１３】
本実施の形態においては、撮影対象である被検体１１には、造影剤として多数のマイクロバブルＭＢが予め注入されている。
マイクロバブルＭＢは生体に無害な気体を、生体に無害な物質で形成した殻に封入した微小な泡である。殻の直径は、たとえば、約１〜数μｍである。マイクロバブルＭＢは、たとえば、液体に混入させて被検体１１に注入する。
【００１４】
マイクロバブルＭＢは、超音波を送信して殻を破壊したときの音を超音波撮影に用いるための造影剤として使用してもよいし、殻に送信した超音波のエコーを超音波撮影に用いるための造影剤として使用してもよい。殻に送信した超音波のエコーを用いる場合には、好適には、エコーを繰返し効率的に得るために、殻にある程度の弾力性を付与しておくことが好ましい。
本実施の形態においては、マイクロバブルＭＢは、殻を破壊したときの音を利用するタイプであるとする。
【００１５】
超音波撮影時には、たとえば医者が、超音波撮影装置１を操作するオペレータとなる。撮影時には、たとえば、超音波プローブ５はオペレータにより把持されて被検体１１に接触させられる。
超音波プローブ５の内部には、超音波を送信および受信する超音波振動子をアレイ状に配列した超音波振動子アレイが設置されている。超音波振動子アレイから送信され音線を形成する超音波は、被検体１１の内部を進行中に、内部組織の音響インピーダンスの差に応じたエコーを発生する。このエコーが超音波振動子アレイによって受信されて電気信号に変換され、ケーブル７を介して超音波撮影装置本体２に送られる。
【００１６】
超音波撮影装置本体２は、画像データ生成部３と、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示パネル等の表示装置３１とを有する。
以下に詳述するように、画像データ生成部３は、被検体１１からのエコーの情報を表わしケーブル７を介して入力された電気信号（エコー信号）に基づいて、Ｂモード画像やＭモード画像等の、被検体１１に関する各種超音波画像の画像データを生成する。画像データ生成部３が生成するＢモード画像やＭモード画像等の超音波画像の種類の詳細な内容については周知であるため記載を省略する。
【００１７】
また、画像データ生成部３は、生成した画像データに基づいて超音波画像を生成し、表示装置３１の画面３１Ｄに表示させる。
図１には、被検体１１の被検部位の所定の断面をＢモード画像として表わした断層像６２を画面３１Ｄに表示させた例を挙げている。
【００１８】
図２が、画像データ生成部３の詳細な内部構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、画像データ生成部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３３と、駆動部３５と、送受信部３７と、画像処理部３９と、記憶部４１と、操作コンソール４３とを有する。
【００１９】
ＣＰＵ３３は駆動部３５と画像処理部３９とに接続されており、また、送受信部３７も駆動部３５と画像処理部３９とに接続されている。送受信部３７はケーブル７を介して超音波プローブ５に接続され、表示装置３１は画像処理部３９に接続される。さらに、記憶部４１はＣＰＵ３３および画像処理部３９にそれぞれ接続され、ＣＰＵ３３および画像処理部３９から適宜アクセスされる。
また、操作コンソール４３はＣＰＵ３３に接続されている。
【００２０】
操作コンソール４３は、オペレータが超音波撮影装置１を操作するための装置であり、キーボードやトラックボール等の各種操作デバイスを備えている。そして、オペレータが操作デバイスを操作したときの操作信号が操作コンソール４３からＣＰＵ３３に入力されるようになっている。
【００２１】
ＣＰＵ３３は、撮影のために超音波プローブ５により所定の音圧の超音波を所定のフォーカス位置に送信させるようにする指令信号を駆動部３５に出力する。
また、ＣＰＵ３３は、画像処理部３９と連携して、断層像６２等の超音波画像を生成するために、超音波プローブ５により得られたエコー信号の大きさの判定等の各種処理を行なう。
ＣＰＵ３３に関する指令信号や処理の内容の詳細については後述する。
【００２２】
駆動部３５は、たとえば、電気・電子的な回路を用いて実現する。
駆動部３５は、ＣＰＵ３３からの指令信号に応じた音線が形成されるように超音波プローブ５を駆動するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を送受信部３７に送信する。
音線の意味等の詳細な内容については後述する。
【００２３】
送受信部３７は、信号の送信および受信のためのポートである。送受信部３７は、超音波プローブ５の駆動のために駆動部３５から出力される駆動信号を、ケーブル７を介して超音波プローブ５に送信する。
また、送受信部３７は、超音波プローブ５により受信される超音波のエコーに基づくエコー信号を、画像処理部３９に送信する。
【００２４】
画像処理部３９は、送受信部３７から送信されるエコー信号に基づいて、たとえば、被検体１１に関する断層像６２の画像データを生成する。
また、画像処理部３９は、ＣＰＵ３３からの指令に応じて、生成した画像データに基づく断層像６２を表示装置３１に表示させ、また、画像データを記憶部４１に送信して保存させる。
【００２５】
記憶部４１には、半導体メモリやハードディスクドライブ等の各種記憶装置が含まれる。記憶部４１は、画像処理部３９から画像データが送信されたときにはその画像データを保存する。また、記憶部４１は、超音波撮影装置１の操作のためのプログラムや、このプログラムにおいて用いられる音速の各種パラメータも記憶する。
【００２６】
ここで、上記の超音波撮影装置１を用いた、本実施の形態における超音波撮影方法について述べる。
図３は、本実施の形態における超音波撮影方法を示すフローチャートの一例である。
撮影の際には、まず、被検体１１に造影剤としてマイクロバブルＭＢを注入する（ステップＳＴ１）。
マイクロバブルＭＢは、超音波プローブ５から超音波を送信するときに被検体１１の被検部位に位置し殻が破壊したときの音を効率的に得られるように被検体１１に注入する。
なお、マイクロバブルＭＢの殻の破壊に必要な超音波の音圧の値を、以下では破壊閾値と呼ぶ。
【００２７】
また、本実施の形態においては、図１に示すような、被検部位の断層像６２の撮影を行なうことを考える。
断層像６２は、超音波プローブ５から複数の音線が平面的に送信される走査面の画像である。ここで、音線とは、超音波プローブ５の内部に設けられている複数の超音波振動子を数個ずつ駆動したときに各超音波振動子から送信された超音波の合成波面を意味する。
走査面内において送信した音線により得られるエコー信号の波形の振幅を輝度の差として表わすいわゆるＢモード処理を行なうと、送信する音線の数に応じた解像度で、走査面全域における輝度データ、即ち断層像６２が得られる。
【００２８】
上記のように、ある走査面において音線が複数形成されるように超音波を送信し、送信した音線に基づくエコー信号を得ることを、走査面の走査という。
図１においては、扇状の断層像６２を一例として示しているが、断層像の形状は、超音波振動子アレイの形状や、音線の送信方法によって決まる走査面の形状に応じて変化する。その例を図７に示す。
図７（ａ）は、送信側である超音波振動子アレイ側を中心として音線を放射する結果走査面が扇状になるコンベックス走査やセクタ走査と呼ばれる走査の場合を示している。また、図７（ｂ）は、音線の送信側から音線を互いに平行に送信する結果走査面が矩形状になるリニア走査と呼ばれる走査の場合を示している。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、コンベックス走査やセクタ走査の場合には、送信側を中心として音線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，…が放射状に送信され、扇状の走査面７０が形成される。音線の数は、たとえば１９２本であるが、走査面７０の大きさや解像度によって走査面７０を走査するための音線の数は変化する。
【００３０】
図７（ａ）のように音線を送信する場合には、送信側において音線密度が相対的に高くなり、音線の送信方向に向かうにつれて音線密度は相対的に低くなる。したがって、音線による音圧分布も、送信側において音圧が高くなり送信方向において低くなるというように、音線の送信方向に沿って変化する。
【００３１】
このとき、たとえば、図７（ａ）における音線ＳＬ２および音線ＳＬ３について考える。マイクロバブルＭＢを造影剤として用いる撮影においては、各音線の送信時にマイクロバブルＭＢが各音線に関する音圧分布内に存在していることが、マイクロバブルＭＢの殻を破壊したときの音を効率的に入手する観点から好ましい。また、マイクロバブルＭＢの殻を破壊したときの音を走査面７０において全面的に入手するために、隣り合う音線同士に関する音圧分布間にできるだけ隙間が存在しないように各音線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，…間の間隔を規定したとする。
【００３２】
図７（ａ）において、音線ＳＬ２を形成して送信したときに発生する音圧分布をＭＳＰ２、音線ＳＬ３を形成したときに発生する音圧分布をＭＳＰ３とする。
マイクロバブルＭＢの殻を破壊して撮影を行なう場合には、各音線ＳＬ１，ＳＬ２，…に関する音圧分布のそれぞれの音圧が、走査面７０内において破壊閾値以上の値であるとする。つまり、各音線に関する音圧分布の音圧の値が破壊閾値以上となるような送信音圧で送信された超音波により各音線が形成される。
【００３３】
たとえば、図７（ａ）におけるマイクロバブルＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ５，ＭＢ６，ＭＢ７は音線ＳＬ２に関する音圧分布ＭＳＰ２内にあり、音線ＳＬ２を送信したときにこれらのマイクロバブルの殻が破壊されて生じる音を入手することができる。なお、マイクロバブルＭＢの殻が破壊されて生じる音は、他の生体組織からのエコーよりも大きいエコーとして得られるため、以後は強調エコーと呼ぶ。
【００３４】
一方、マイクロバブルＭＢ３，ＭＢ４，ＭＢ８は音圧分布ＭＳＰ２内に位置しておらず、音線ＳＬ３に関する音圧分布ＭＳＰ３内にのみ存在する。このため、マイクロバブルＭＢ３，ＭＢ４，ＭＢ８からの強調エコーは、音線ＳＬ３を送信したときに入手することができる。
【００３５】
ところで、マイクロバブルＭＢ１，ＭＢ２およびＭＢ５は、音圧分布ＭＳＰ２内と音圧分布ＭＳＰ３内との両方に位置している。しかしながら、マイクロバブルＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ５は音線ＳＬ２を送信すると破壊されるために、新たなマイクロバブルがマイクロバブルＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ５の位置に移動してくる前に音線ＳＬ３を送信すると、このときにはマイクロバブルＭＢ１，ＭＢ２，ＭＢ５が存在していた位置からは強調エコーを入手することができない。
【００３６】
このように、マイクロバブルＭＢのそれぞれの大きさや音線密度にもよるが、走査面７０において音線による音圧分布が音線の送信方向に沿って変化する場合には、音線を単に順次または同時に送信したのでは、強調エコーを効率的に得ることができない可能性がある。たとえば、図７（ａ）の場合には、音線を順次送信したのでは、たとえば、走査面７０の送信側の領域Ａｒにおいては強調エコーが発生しない音線が存在することになる。
【００３７】
音線を送信したときに強調エコーが得られないという不都合は、コンベックス走査やセクタ走査の場合だけでなく、図７（ｂ）のようなリニア走査の場合にも発生する可能性がある。これは、走査面７０の全体としての音圧分布だけでなく、各音線ＳＬｉ−１，ＳＬｉ，ＳＬｉ＋１についてもそれぞれの音圧分布が送信方向に沿って変化するためである。各音線の音圧分布が均一でないため、各音線を互いに平行に送信したとしても、走査面全体として音圧分布に偏りが生じることになる。
【００３８】
たとえば、音線ＳＬｉ−１，ＳＬｉに関する音圧分布をそれぞれ音圧分布ＭＳＰｉ−１，ＭＳＰｉとする。図７（ｂ）におけるマイクロバブルＭＢ１２およびＭＢ１４は音圧分布ＭＳＰｉ内にのみ位置しているために、音線ＳＬｉを送信したときにこれらのマイクロバブルから強調エコーを得ることができる。
一方、マイクロバブルＭＢ１１およびＭＢ１３は音圧分布ＭＳＰｉ−１内と音圧分布ＭＳＰｉ内の両方に位置している。このため、音線ＳＬｉ−１を送信した後に音線ＳＬｉを送信した場合には、音線ＳＬｉ−１の送信時にマイクロバブルＭＢ１１，ＭＢ１３が破壊され、音線ＳＬｉの送信時にはマイクロバブルＭＢ１１，ＭＢ１３が存在していた位置から強調エコーを得ることができない。
【００３９】
したがって、本実施の形態においては、強調エコーを効率的に得られるように各音線を送信する。そのために、図４（ａ）に示すような走査面７０を走査するための音線ＳＬ１，ＳＬ２，…を、いくつかのグループに分ける。
グループの数ｎは適宜決めることができるが、ここでは、たとえば、音線を３つおきに選択して、音線ＳＬ１，ＳＬ５，ＳＬ９，…のグループ１と、音線ＳＬ３，ＳＬ７，ＳＬ１１，…のグループ２と、音線ＳＬ２，ＳＬ６，ＳＬ１０，…のグループ３と、音線ＳＬ４，ＳＬ８，ＳＬ１２，…のグループ４との４つのグループに分ける。
ここでは３つおきに音線を選択するとしたが、音線を１本送信したときに、送信した音線により破壊されていないマイクロバブルＭＢが音圧分布内に位置している音線まで飛び越していれば、１つのグループとしてまとめる音線の間に存在する音線の数は、適宜決めて良い。この飛び越す音線の数の決め方について以下に詳細に述べる。
【００４０】
図５は、飛び越す音線の数の決め方について述べるための図である。図５は、音線ＳＬＥ１〜ＳＬＥ５の５本の音線を送信側から放射状に形成した例を図示している。図５において、音線を形成したときに発生する各音圧分布のうち、マイクロバブルＭＢの破壊が可能な大きさの音圧の理論的な分布領域を、分布領域ＭＳＰとして表わしている。
本実施の形態においては、図５に示すように、走査面７０を形成する複数の音線に関して、連続して形成する２つの音線に関する分布領域ＭＳＰが可能な限り重ならないように音線の順序を飛ばして各音線を形成する。これにより、後に送信する音線によって破壊すべきマイクロバブルＭＢが先に送信した音線により破壊されることがなく、効率的に強調エコーデータを得ることができる。
【００４１】
分布領域ＭＳＰは、超音波の送信音圧と、超音波のフォーカス位置ＦＰと、マイクロバブルＭＢの破壊閾値とに基づいて算出することができる。
図５は、一例として、音線ＳＬＥ２，３，４を飛び越して音線ＳＬＥ１と音線ＳＬＥ５とを形成すれば、音線ＳＬＥ１と音線ＳＬＥ５とに関する２つの分布領域ＭＳＰ，ＭＳＰがほぼ重ならない状態になることを示している。
【００４２】
被検体１１の被検部位にマイクロバブルＭＢが到達したときに、オペレータは超音波プローブ５を把持して被検体１１に接触させ、撮影を行なう。
このとき、たとえば、ＣＰＵ３３は初期値をｉ＝１としてｉ番目のグループの各音線を所定の送信音圧でフォーカス位置ＦＰに順番に送信させる指令信号を駆動部３５に送信する（ステップＳＴ２）。
ＣＰＵ３３からの指令信号を受けた駆動部３５は、音線の順序を飛び越してｉ番目のグループの音線を順次走査面７０に送信させる駆動信号を生成する。この駆動信号は、送受信部３７およびケーブル７を介して超音波プローブ５に送信される。
駆動部３５からの駆動信号により超音波プローブ５の超音波振動子アレイが駆動され、走査面７０内にｉ番目のグループの音線が順次送信される。
【００４３】
マイクロバブルＭＢが注入された被検体１１の被検部位に超音波プローブ５からの各音線が送信されることにより発生するエコーは、超音波プローブ５の各超音波振動子により受信される（ステップＳＴ３）。
このとき、ステップＳＴ２においては走査面７０を走査するための音線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，…を間引いて飛び越しながら送信しているため、各音線の送信時に各音線に関する音圧分布の領域内のマイクロバブルＭＢが壊されている可能性が低い。その結果、ステップＳＴ３においては、各音線の音圧分布の領域内で均一に強調エコーを得ることができる可能性が高まる。
【００４４】
超音波プローブ５の各超音波振動子は、強調エコーを含む受信したエコーを電気信号に変換して出力する（ステップＳＴ４）。
超音波振動子により電気信号に変換されたエコーのデータをエコーデータという。
超音波振動子が出力するエコーデータは、ケーブル７および送受信部３７を介して画像処理部３９に入力される。
【００４５】
ＣＰＵ３３は、画像処理部３９にｉ番目のグループの音線によるエコーデータが入力されたか否かをチェックしており、画像処理部３９がエコーデータ入手した後に全ての音線のグループの送信が終了したか否かを判断する（ステップＳＴ５）。
予め決めたｎ個のグループの音線の送信およびそれによるエコーデータの入手が全て終了していないと判断した場合には、ＣＰＵ３３はｉ＝ｉ＋１として送信させる音線のグループのカウンタを一つ増やし、ステップＳＴ２からステップＳＴ４までの処理を繰返す（ステップＳＴ６）。
【００４６】
ステップＳＴ２〜４を繰返してｉ＝ｎとなったときには、全ての音線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，…により走査面７０が走査されることになる。
全てのグループの音線によるエコーデータが入手された後には、走査面７０を全面的に強調エコーデータを用いて画像化するために、ＣＰＵ３３は画像処理部３９が入手したエコーデータから、必要なエコーデータを走査面７０の領域に応じて選択する（ステップＳＴ７）。
図７（ａ）を用いて述べたように、音線密度に偏りが存在して音圧分布が変化している場合には、音線密度が相対的に高くなるに従って強調エコーデータが得られなくなる音線が存在する可能性がある。したがって、本実施の形態においては、ＣＰＵ３３は走査面７０の領域に応じて、どの音線によるエコーデータを用いて画像データを生成するかを予め決めておく。
【００４７】
たとえば、図４（ｂ）に示すように、送信側からの距離に応じた領域Ａｒ１，Ａｒ２，Ａｒ３の３つの領域に走査面７０を分けて考える。たとえば、領域Ａｒ１はグループ１の音線によってのみ強調エコーデータが得られる領域であり、領域Ａｒ２はグループ１および２の音線によって強調エコーデータが得られる領域であり、領域Ａｒ３はグループ１〜４のいずれのグループの音線によっても強調エコーデータが得られる領域であるとする。
図４（ｂ）に示す全ての音線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，…において、強調エコーデータが得られる部分を実線により表わし、強調エコーデータが得られない部分を破線により表わしている。
ただし、図４（ｂ）に示す音線の数は実際の音線の数とは必ずしも一致していない。また、走査面７０は必ずしも領域Ａｒ１〜３に分割する必要はなく、走査面７０の分割領域やその数は適宜決めることができる。
【００４８】
ＣＰＵ３３は、たとえば、グループ１の各音線の領域Ａｒ１におけるエコーデータを用いて領域Ａｒ１の画像データを生成させ、グループ１および２の各音線の領域Ａｒ２におけるエコーデータを用いて領域Ａｒ２の画像データを生成させ、グループ１〜４の各音線の領域Ａｒ３におけるエコーデータを用いて領域Ａｒ３の画像データを生成させる指令信号を画像処理部３９に出力する。
【００４９】
画像処理部３９は、ＣＰＵ３３からの指令信号により指定されたエコーデータを用いて、走査面７０の画像データを生成し、また、生成した画像データに基づく断層像６２の画像を表示装置３１の画面３１Ｄに表示させる（ステップＳＴ８）。
領域Ａｒ１および領域Ａｒ２においては、実質的には音線を間引いて走査していることになるため、画像処理部３９は、エコーデータが不足している位置については、たとえば、各領域Ａｒ１，Ａｒ２において用いるエコーデータを用いた補間により画像データを生成する。
各領域Ａｒ１，Ａｒ２，Ａｒ３において画像データ生成に用いるエコーデータは強調エコーデータの成分を主として含んでいるため、走査面７０の全面において、強調エコーデータを用いて画像データを生成することができるようになる。
また、画像データ生成に用いる音線の数が、音線密度が高い領域においては少なく、音線密度が低い領域においては多くなるため、単位面積当たりの強調エコーデータの数がほぼ一定になり、走査面７０に対する強調エコーデータの分布が均一化される。その結果、得られる断層像６２は全面的に強調エコーデータを用いて生成されたものとなるため画質が向上する。
【００５０】
以上のステップＳＴ２〜８により１つの断層像６２が得られる。リアルタイムに断層像６２を表示するためには、ステップＳＴ２〜８を所定のサンプリング間隔で繰返す（ステップＳＴ９）。
ステップＳＴ２〜８のループが一回繰返される程度の時間が経過したのちには、破壊されたマイクロバブルＭＢの位置にも再び新たなマイクロバブルＭＢが流れてくるため、強調エコーデータを繰返し入手することができる。
操作コンソール４３を介してオペレータから撮影終了の指令が入力されたときには、ＣＰＵ３３は上述の処理を停止し、撮影が終了される。
【００５１】
以上のように、本実施の形態においては、マイクロバブルＭＢを破壊可能な音圧の分布領域ＭＳＰが可能な限り重ならないように音線の配列の順序を飛び越しながら走査面７０を走査する。このため、マイクロバブルＭＢが破壊されている領域からは離れた領域を走査していくことになり、強調エコーデータを得られる確率が格段に向上する。したがって、強調エコーデータを効率的に得ることができる。特に、コンベックス走査やセクタ走査のように、被検体１１の体表に近く音線密度が高い浅部において、強調エコーデータを得ることができる確率が高まり、強調エコーデータの入手効率が向上する。
また、走査面７０の領域に応じて強調エコーデータを得られる音線を選択的に使用して走査面７０の画像データを生成するため、浅部を含め走査面７０の全面において強調エコーデータを均一に入手することができる。このため、画像データのＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ）比が向上する等の効果があり、得られる断層像６２の画質が向上する。
また、本実施の形態に係る撮影方法を実行するにあたり、超音波プローブ５等のハードウェアに特別な変更を施す必要がないため、コスト上昇を抑制することができる。
【００５２】
変形形態
上述の実施の形態においては、領域Ａｒ１〜３毎に画像データの生成に使用する音線が決まっており、たとえば、領域Ａｒ１においてグループ２の音線から強調エコーデータが得られていたとしても、その強調エコーデータは利用しなかった。
以下では、全ての音線から得られる強調エコーデータを有効に利用する形態について述べる。
【００５３】
図６は、本変形形態に係る超音波撮影方法を示すフローチャートの一例である。
図６のフローチャートにおけるステップＳＴ１〜ステップＳＴ６までは上述の実施の形態に係る図３のフローチャートの場合と同じである。また、本変形形態においても図１に示す超音波撮影装置１を用い、上記実施の形態と同じくグループ１〜４に分けた音線により走査面７０を走査するものとする。同一な部分についての詳細な記述は省略する。
【００５４】
ステップＳＴ２〜６を繰返し、全てのグループの音線からエコーデータが入手された後には、画像処理部３９が入手したエコーデータが強調エコーデータであるか否かを判断するために、ＣＰＵ３３は画像処理部３９が入手したエコーデータを所定の順番で選択して読み出す（ステップＳＴ１０）。
超音波プローブ５からのエコーデータは、たとえば記憶部４１に記憶されるため、ＣＰＵ３３は記憶部４１からエコーデータを読み出す。
【００５５】
ＣＰＵ３３は、選択して読み出したエコーデータが強調エコーデータか否かを判断する（ステップＳＴ１１）。
選択したエコーデータの種類の判断のためには、たとえば、得られるエコーデータにはほぼ全て強調エコーデータの成分が含まれていると考えられるグループ１の音線のエコーデータを基準とする。ＣＰＵ３３は、選択したエコーデータに対応する位置までの送信側からの距離が同じ位置において、グループ１の音線のうち、選択したエコーデータを入手した音線に最も近い音線のエコーデータ（エコーデータＤＰ）の大きさと選択したエコーデータ（エコーデータＤＳ）の大きさとを比較する。
たとえば、ＣＰＵ３３は、エコーデータＤＳの大きさがエコーデータＤＰの大きさの±５０％以内であれば、エコーデータＤＳは強調エコーデータであると判断する。また、ＣＰＵ３３は、エコーデータＤＳの大きさとエコーデータＤＰの大きさとの比が±５０％よりも大きい場合には、エコーデータＤＳは強調エコーデータではないと判断する。
【００５６】
ＣＰＵ３３は、強調エコーデータであると判断したエコーデータＤＳについては、このエコーデータＤＳを用いて画像データを生成させる指令信号を画像処理部３９に送信する（ステップＳＴ１２）。
強調エコーデータではないと判断したエコーデータＤＳについては、画像データ生成にはこのエコーデータＤＳを用いないことを指示する指令信号をＣＰＵ３３は画像処理部３９に送信する（ステップＳＴ１３）。
【００５７】
ＣＰＵ３３は、ステップＳＴ１０〜１３の処理を、画像処理部３９が入手した全てのエコーデータに対して行なう（ステップＳＴ１４）。
入手した全てのエコーデータに対して画像データ生成に使用するか否かの判断をＣＰＵ３３により指示された後に、画像処理部３９は強調エコーデータであり画像データ生成に使用すると判断されたエコーデータを全て用いて走査面７０の画像データを生成し、生成した画像データに基づく断層像６２を画面３１Ｄに表示させる（ステップＳＴ１５）。
エコーデータが不足している領域においては、前述の実施の形態と同様に補間を行なう。
撮影停止指令が入力されるまで以上の処理の繰返すステップＳＴ９の処理は、図３の場合と同じである。
【００５８】
以上のように、本変形形態においては、入手した全てのエコーデータについて強調エコーデータであるか否かの判断を行ない、強調エコーデータであると判断された全てのエコーデータを用いて断層像６２を生成する。したがって、入手した強調エコーデータが無駄にならない。また、断層像６２の生成に用いる強調エコーデータの数が前述の実施の形態よりも増えるため、断層像６２の画質がさらに向上する。
【００５９】
なお、本発明は上記の実施の形態および変形形態に限定されず、特許請求の範囲内において適宜変更が可能である。
たとえば、走査面７０の走査において飛び越す音線の数は常に一定に限らず、走査面７０内の位置に応じて飛び越す数を変化させてもよい。
また、音線のグループ分けの数についても、４つに限らず、入手できる強調エコーデータの数が増えるように適宜変更可能である。
さらに、破壊せずに使用するマイクロバブルの場合にも、音線密度が高くなるとマイクロバブルの予期せぬ破壊が生じる可能性があるため、本発明を適用して強調エコーデータを効率的に入手することができる。なお、破壊せずに使用するマイクロバブルの場合には、強調エコーデータとは、マイクロバブルに当たって反射した超音波のエコーに基づくデータを意味する。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、マイクロバブルを造影剤として用いる超音波撮影において、マイクロバブルにより強調されたデータを均一に入手することができ、また、強調されたデータの入手効率を向上させることが可能な超音波撮影装置および超音波撮影方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る超音波撮影装置の概略的な構成図である。
【図２】図１に示す超音波撮影装置の画像データ生成部の詳細な内部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る超音波撮影方法を示すフローチャートの一例である。
【図４】走査面を形成する音線について述べるための図である。
【図５】飛び越す音線の数の決め方について述べるための図である。
【図６】本発明の一実施の形態の変形形態に係る超音波撮影方法を示すフローチャートの一例である。
【図７】マイクロバブルと音線に関する音圧分布との関係について述べるための図である。
【符号の説明】
１…超音波撮影装置
３…画像データ生成部
５…超音波プローブ
７…ケーブル
１１…被検体（撮影対象）
３３…ＣＰＵ
３５…駆動部
３７…送受信部
３９…画像処理部
４１…記憶部
６２…断層像
ＭＢ…マイクロバブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005046179.tif 000008
【図７】
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